JP6454264B2 - 作業機械 - Google Patents
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Description
−第1の実施の形態−
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る作業機械の一例であるホイールローダ100の側面図である。ホイールローダ100は、アーム111、バケット112、および、前輪103F等を有する前部車体110と、運転室106、機械室107、および、後輪103R等を有する後部車体105とで構成される。機械室107内には、エンジンが配設されている。
(a)ホイールローダ100を地山に向けて前進させ、地山にバケット112を突入させ、バケット112およびアーム111を操作して掘削作業を行う。
(b)掘削作業が終了すると、ホイールローダ100を一旦後退させる。
(c)ホイールローダ100をダンプトラックに向けて前進させ、ダンプトラックの手前で停止し、バケット112内の土砂等をダンプトラックに積み込む。
(d)ホイールローダ100を元の位置に後退させる。
(1)ホイールローダ100は、エンジン190からタービン51への排気ガスの流路の開口面積を調節することで過給圧を変更可能な可変容量式の過給機50と、作業用ポンプ7から吐出される圧油によって駆動されるフロント作業装置102とを備えている。作業用ポンプ7は、エンジン190により駆動され、フロント作業装置102を駆動させる作業用油圧シリンダ18に圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプである。過給機50はターボコントローラ140により制御され、ターボコントローラ140の基板温度Ttは基板温度センサ161により検出される。メインコントローラ120は、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高いときには、制限用第1閾値Tt1aよりも低いときに比べて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを低く制限する。
第1の実施の形態では、ターボコントローラ140の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aを超えると、基板温度Ttの上昇に伴って、徐々に作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限量ΔTが増加する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
第1の実施の形態では、ターボコントローラ140の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bを超えると、基板温度Ttの上昇に伴って、徐々に冷却ファン13の最高回転速度Nfの補正量ΔNが増加する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
第1の実施の形態では、図3(b)に示す補正用第1閾値Tt1bと、図5に示す制限用第1閾値Tt1aを同じ温度とし、図3(b)に示す補正用第2閾値Tt2bと、図5に示す制限用第2閾値Tt2aを同じ温度とした例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図3(b)に示す補正用第1閾値Tt1bを、図5に示す制限用第1閾値Tt1aよりも低い温度に定めておいてもよい(Tt1b<Tt1a)。この場合、フロント作業装置102の動作速度に制限がかかる前の段階で、冷却ファン13の最高回転速度Nfを増速補正できるので、ターボコントローラ140の温度上昇を抑制し、フロント作業装置102の動作速度が制限される頻度(時間)を低減できる。
図6(a)および図7〜図9を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。第1の実施の形態では、基板温度Ttに対応付けられた作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaのテーブルTxを用いて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを制限した。これに対して、第2の実施の形態では、図6(a)に示すように、冷却水温Twに対応付けられた作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaのテーブルTtw2を用いて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを制限する。
(7)基板温度Ttと冷却水温Twの相関関係を考慮し、テーブルTtw2の特性を予め定めておくようにしたので、メインコントローラ120において、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttをリアルタイムに検出できない場合であっても、ターボコントローラ140の温度を効果的に低減できる。
第2の実施の形態では、非制限時用のテーブルTtw1の特性(図6(a)参照)が、冷却水温Twにかかわらず、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが上限値THに設定される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。非制限時用のテーブルの特性が、冷却水温Twに応じて変化する特性であってもよい。
(9)メインコントローラ120は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも低い場合であっても、冷却水温Twが制限用第3温度Tw3aよりも高いときには、冷却水温Twが制限用第3温度Tw3aよりも低いときに比べて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを低く制限する。基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも低い状態であっても冷却水温Twが高い状態では、作業を行った場合に、ターボコントローラ140の温度が短時間で高くなるおそれがある。本変形例によれば、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも低い状態であるときに、冷却水温Twに基づいてエンジン190の制限をかけることで、ターボコントローラ140の温度上昇を抑えることができる。
第2の実施の形態では、基板温度センサ161で検出された基板温度Ttに相当する検出信号が直接メインコントローラ120に入力される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、基板温度センサ161で検出された基板温度Ttに相当する検出信号をエンジンコントローラ130に入力させ、エンジンコントローラ130で基板温度Ttをリアルタイムで監視することもできる。本変形例では、メインコントローラ120と基板温度センサ161とは直接に接続されていない。
(変形例1)
上述した実施の形態では、メインコントローラ120が、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを制限した後、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下となったときに、上記制限を解除する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。エンジン190の冷却水温Twが、制限用第1温度Tw1a以下の所定温度以下になったときに、制限を解除してもよい。
上述した実施の形態では、メインコントローラ120が、冷却ファン13の最高回転速度Nfを補正した後、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1b以下となったときに、上記補正を解除する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。エンジン190の冷却水温Twが、補正用第1温度Tw1b以下の所定温度以下になったときに、制限を解除してもよい。
上述した実施の形態では、過給圧を制御する過給機50として、排気側に開口面積を変更可能なノズルベーン機構59を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。吸気側に開口面積を変更可能な開口面積調整機構を設け、ターボコントローラ140により開口面積調整機構を制御して吸入空気の流量を調整することで、過給圧を変更できるようにしてもよい。排気側および吸気側の両者に、開口面積を変更可能な開口面積調整機構を設けてもよい。なお、開口面積調整機構は、ノズルベーン機構59に限定されない。たとえば、流量制御弁の開閉により流量を制御してもよい。
上述した実施の形態では、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限制御や、冷却ファン13の最高回転速度Nfの補正制御に用いるターボコントローラ140の温度として、ターボコントローラ140の制御基板に実装された基板温度センサ161で検出された基板温度Ttを採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ターボコントローラ140を構成する制御基板を収容するケーシングの温度をターボコントローラ140の温度として採用してもよい。
上述した実施の形態では、ターボコントローラ140をエンジン190の冷却水で冷却する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ターボコントローラ140を冷却する冷却ファン(不図示)を設けてもよい。
上述した実施の形態では、テーブルTx,Ttw1,Ttw2を参照して、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを設定し、テーブルTf,Tfw1,Tfw2を参照して、冷却ファン13の最高回転速度Nfを設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。テーブルに代えて、関数形式で同様の特性を記憶させておいてもよい。
上述した実施の形態では、メインコントローラ120からの制御電流により可変式のリリーフ弁9のリリーフ圧を設定して冷却ファン13の回転速度を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ファンモータ11を可変容量型の油圧モータとして、メインコントローラ120からモータレギュレータ(ファンモータ11の傾転制御装置)に制御信号を出力して冷却ファン13の回転速度を制御してもよい。また、ファン用ポンプ8の吐出側管路に電磁切換弁を接続し、メインコントローラ120からの制御信号により電磁切換弁の切換量を調整して冷却ファン13の回転速度を制御してもよい。ファン用ポンプ8を可変容量型の油圧ポンプとして、メインコントローラ120からポンプレギュレータ(ファン用ポンプ8の傾転制御装置)に制御信号を出力して冷却ファン13の回転速度を制御してもよい。
上述した実施の形態では、本発明をホイールローダに適用する例を説明したが、クローラ式の油圧ショベルやホイールショベル、フォークリフト等、他の作業機械にも本発明を同様に適用することができる。
Claims (8)
- 過給圧を変更可能な可変容量式の過給機と、作業装置を備えた作業機械であって、
エンジンにより駆動され、前記作業装置を駆動させるアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の作業用油圧ポンプと、
前記過給機を制御する過給機制御装置と、
前記過給機制御装置の温度を検出する温度検出装置と、
前記過給機制御装置の温度が第1温度よりも高いときには、前記第1温度よりも低いときに比べて、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限する主制御装置と、を備えていることを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記エンジンの冷媒の温度を検出する冷媒温度検出装置を備え、
前記主制御装置は、前記過給機制御装置の温度が前記第1温度よりも高いとき、前記冷媒の温度に基づいて、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記エンジンの冷媒を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器の冷却風を発生する冷却ファンと、
前記エンジンにより駆動されるファン用油圧ポンプと、
前記ファン用油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動され、前記冷却ファンを回転させるファン用油圧モータと、
前記過給機制御装置の温度に基づいて、前記冷却ファンの回転速度を制御するファン制御装置と、を備え、
前記ファン制御装置は、前記過給機制御装置の温度が第2温度よりも高いときには、前記第2温度よりも低いときに比べて、前記冷却ファンの回転速度を増加させる補正を実行することを特徴とする作業機械。 - 請求項3に記載の作業機械において、
前記エンジンの冷媒の温度を検出する冷媒温度検出装置を備え、
前記ファン制御装置は、前記過給機制御装置の温度が前記第2温度よりも高いとき、前記冷媒の温度に基づいて、前記冷却ファンの回転速度を増加させる補正を実行することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記主制御装置は、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限した後、前記過給機制御装置の温度が前記第1温度以下の閾値よりも低くなったときに、前記制限を解除することを特徴とする作業機械。 - 請求項1に記載の作業機械において、
前記主制御装置は、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限した後、前記エンジンの冷媒の温度が第1の冷媒温度よりも低くなったときに、前記制限を解除することを特徴とする作業機械。 - 請求項3に記載の作業機械において、
前記ファン制御装置は、前記冷却ファンの回転速度を増加させる補正を実行した後、前記過給機制御装置の温度が前記第2温度以下の閾値よりも低くなったときに、前記補正を解除することを特徴とする作業機械。 - 請求項3に記載の作業機械において、
前記ファン制御装置は、前記冷却ファンの回転速度を増加させる補正を実行した後、前記エンジンの冷媒の温度が第2の冷媒温度よりも低くなったときに、前記補正を解除することを特徴とする作業機械。
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